QRP трансивер для начинающих 40 м, несмотря на легкую доступность импортных КВ трансиверов мощностью 100 Вт, маломощные (QRP) трансиверы часто конструируются и берутся с собой на выезды. Работая с малой мощностью, на самодельном, простом и малогабаритном компактном устройстве, работающее от аккумулятора, доставит массу удовольствия не только начинающим радиолюбителям-коротковолновикам.
В интернет-магазинах, можно встретить множество приемопередающих систем для самостоятельной сборки, зачастую сложных и созданных на дорогостоящих компонентах, в том числе на различных современных микросхемах. Существуют также готовые модули, которые можно использовать для сборки трансивера, но они не дают понять смысл работы схемы для начинающих.
Представленный трансивер для одного из основных любительских диапазонов (7 МГц), обычно называемого сороковкой, был создан с расчетом на начинающих радиолюбителей, которые хотят собрать простой и дешевый малогабаритный трансивер и в то же время изучить основы радиотехники. Схема была сведена к минимуму с использованием популярных компонентов и минимального количества наматываемых катушек, при этом были сохранены хорошие параметры QRP трансивер для начинающих 40 м.
Представленная схема принципиально отличается от всех имеющихся на сегодняшний день решений, поскольку выполнена с использованием всего лишь 13 популярных транзисторов и одного стабилизатора, т.е. легкодоступных компонентов, которые были под рукой. Выходная мощность передатчика при питании от источника питания напряжением 13,8 В составляла около 3…4 Вт, а габариты устройства составляли 85 х 154 х 43 мм.
Приступая к созданию этого TRX, автор осознавал, что сложно построить радиоприёмник небольших размеров с минимальным количеством компонентов, конечно, можно сделать SDR (но для этого обычно все равно нужен компьютер) или задействовать какой-нибудь современный синтезатор, DDS и PIC, но тогда это будет уже не простое самодельное радио, а более дорогая конструкция, подходит для более продвинутых пользователей.
Несмотря на то, что устройство содержит многочисленные упрощения схемы и ограниченное количество используемых элементов, полученные параметры позволяют обеспечить нормальную работу в диапазоне 40 м при благоприятных условиях.
Этот трансивер можно рекомендовать начинающим радиолюбителям не только из-за низкой цены используемых компонентов, но и, прежде всего, из-за его образовательной ценности. В таком устройстве очень легко проследить пути прохождения сигнала, изучить работу отдельных блоков и легко понять принцип работы трансивера. Принципиальная схема устройства представлена на рисунке.
Конструкция была упрощена до минимума, включая использование в основном одного типа популярных транзисторов BC547B или аналогичных NPN-транзисторов. Производимые в настоящее время маломощные NPN-транзисторы не дорогие и, хотя они позиционируются как низкочастотные, имеют очень высокую граничную частоту, более 150 МГц, что позволяет использовать их в схемах КВ-радиосвязи.
QRP трансивер для начинающих 40 м кратко о приемной части, сигнал с антенны, пройдя фильтр нижних частот L7, L6, C1…C3, через контакты реле подается на входной аттенюатор, который выполнен на потенциометре POT1. Таким простым способом, помимо регулировки громкости, решена проблема снижения входного сигнала (перегрузки приемной части сильными сигналами, поступающими, например, от близлежащей станции соседнего коротковолнового радиооператора).
Сигнал, подается на усилитель, выполненный на транзисторе Т4. Он работает в включении с общей базой, что обеспечивает ему низкое входное сопротивление, сравнимое с фильтром нижних частот, и высокое выходное сопротивление, не нагружая резонансный контур L2-C16. Усилитель работает только во время приема и включается напряжением 12 В/+RX через диод D2.
Усиленный сигнал от антенны через конденсатор связи C18 поступает во второй резонансный контур L3-C19, который работает совместно с предыдущим контуром как двухполосный полосовой фильтр как при приеме, так и при передаче.
Отфильтрованный сигнал в диапазоне 40 м затем направляется через конденсатор С22 на смеситель приемника, выполненный на транзисторе Т6. На эмиттер этого транзистора подается сигнал от генератора VXO. Такая схема представляет собой простейший смеситель, который одновременно усиливает сигнал. Определенным недостатком этой схемы является выход нежелательных продуктов преобразования, однако они достаточно эффективно отфильтровываются далее по пути прохождения сигнала. Схема работает только во время приема и включается напряжением 12 В/+RX через диод D4 (смеситель передатчика выполнен аналогично).
Выделенный в коллекторной цепи сигнал промежуточной частоты (разность частот сигналов с генератора и входа) приходит на SSB кварцевый фильтр, собранный по лестничной схеме на четырех резонаторах 10 МГц. При использовании четырех одинаковых кварцевых резонаторов и взаимодействующих конденсаторов С24…С28 (по 100 пФ каждый) фильтр обеспечивает полосу пропускания около 2,5…2,7 кГц. Сразу после фильтра (минуя усилитель ПЧ) включен балансный модулятор Д5-Д6.
Появление сигнала ПЧ на выходе кварцевого фильтра приводит к «разбалансировке» схемы и прохождения сигнала от кварцевого генератора BFO. Частота этого генератора лежит на нижнем скате характеристики кварцевого фильтра ПЧ, что необходимо для воссоздания боковой полосы входного сигнала.
Рабочая частота генератора на транзисторе Т7 зависит в основном от кварцевого резонатора и последовательно включенной с ним катушки (дроссель L5 индуктивностью 4,7 мкГн), что обеспечивает снижение частоты гетеродина более чем на 1 кГц. В результате смешивания сигнала ПЧ с помощью внутреннего генераторного сигнала на выходе получается читаемый низкочастотный сигнал (0,3…3 кГц), который через R38-C43 подается на усилитель низкой частоты. Данная схема имеет двойной усилительный каскад в схеме с ОЭ на транзисторах Т11 и Т12. Третий транзистор — Т13 — обеспечивает не усиление напряжения, а усиление по току, поскольку работает в цепи ОС и используется для согласования низкого сопротивления наушников.
Формирование характеристики низкочастотного сигнала в диапазоне 0,3 кГц обеспечивается конденсаторами связи, а выше 3 кГц — конденсатором С45 в цепи отрицательной обратной связи. Дополнительный фильтрующий конденсатор C44 также влияет на ограничение сигнала на более высокой частоте.
Рабочая частота генератора VXO на транзисторе T8 задается напряжением, подаваемым с потенциометра POT2 на варикап D8 типа BB105. При максимальном напряжении питания (движок 9 В, в верхнем положении) выходная частота составила 17,185 МГц, а при низком — около 7,085 МГц, то есть полоса пропускания VXO составила 100 кГц, что соответствует наиболее интересной части диапазона SSB примерно от 7000 до 7185 кГц.
Весь секрет столь широкого диапазона перестройки кварцевого генератора кроется в подборе индуктивности L8, включенной последовательно с кварцевым резонатором, и емкости варикапа D8 (относительно большая индуктивность дросселя и малая емкость варикапа). Несмотря на упрощения, генераторная система работает исключительно стабильно и, что самое главное, как правило, не требуя коррекции. Питание генераторов осуществлялось напряжением 9 В от стабилизатора типа UC1 78L09.
QRP трансивер для начинающих 40 м, коротко о передатчике при нажатии кнопки PTT реле REL переключает устройство из режима приема в режим передачи. Одна пара контактов используется для переключения антенны, а другая — для переключения напряжения питания (отключает шину +12 В от приемника и подает питание на передатчик).
Сигнал с электретного микрофона после усиления в схеме на транзисторе Т10 подается на вход диодного модулятора. Поскольку частота генератора несущей частоты (BFO) лежит на нижнем скате характеристики кварцевого фильтра ПЧ, на выходе фильтра формируется сигнал с верхней боковой полосой, тогда как нижняя боковая полоса (USB) отфильтровывается.
USB-сигнал с выхода фильтра через конденсатор С21 подается на смеситель передатчика на транзисторе Т5. Этот смеситель работает только во время передачи и включается напряжением 12 В/+TX через диод D3. Аналогично смесителю приемника, на эмиттер транзистора Т5 поступает сигнал с генератора VXO (настроенного в указанном выше диапазоне). Двухконтурный выходной фильтр L3-C19, L2-C16 фильтрует и пропускает сигнал передатчика в диапазоне 7085…7185 кГц. Поскольку выходная частота передаваемого сигнала вычитается из более высокой частоты VXO, результатом является инвертированная боковая полоса сигнала или нижняя боковая полоса (LSB), как и требуется в диапазоне 40 м (до 10 МГц LSB).
В схеме усилителя передатчика работают 3 транзистора. В силовом каскаде и драйвере используются N-канальные МОП-транзисторы (IRF520 и BS170). Хотя IRF520 предназначен для импульсной работы, он также хорошо работает в усилителях мощности в нижних частотных диапазонах. Первый каскад передатчика представляет собой классический усилитель на транзисторе T3, за которым следует драйвер T2 с униполярным транзистором BS170.
Сигнал SSB — непосредственно от драйвера — подается через понижающий согласующий трансформатор TR2 (коэффициент 4:1) на выходной каскад мощности выполненным на транзисторе T1 (IRF520). Согласование цепей стока транзистора с фильтром нижних частот достигается с помощью повышающего трансформатора TR1 (1:4). На выходе имеется двухзвенный фильтр нижних частот для подавления внеполосных сигналов (гармоник).
Как известно, одним из важнейших параметров усилителя SSB-передатчика является его линейность. Корректная работа драйвера на транзисторе Т2 обеспечивается резистивным делителем R7-R8 (ток покоя около 40 мА), а в случае оконечного силового каскада на транзисторе Т1 достигается установкой рабочей точки с помощью потенциометра PR1. (ток покоя около 120 мА).
Для того чтобы рабочая точка транзистора T1 не зависела от величины напряжения питания, в цепь смещения затвора выходного каскада включен стабилитрон D1, питаемый напряжением +TX. Резисторы, установленные в истоки транзисторов, создают небольшую отрицательную обратную связь, положительно влияя на линейность схемы и температурную компенсацию каскада.
Лучше всего питать устройство от внешнего источника постоянного тока напряжением 12 В (батарея 12 В или хорошо отфильтрованный и стабилизированный трансформаторный источник питания), поскольку на практике большинство дешевых импульсных источников питания вносят значительные помехи. Максимальный потребляемый ток при питании напряжением 13,8 В при передаче достигал 500 мА, а при приеме — около 40 мА.